Revista Colombiana de Física, vol. 41, No. 1, Enero 2009
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Efecto del Tamaño de Grano Sobre las Transiciones de Fase
Ortorrómbica → Tetragonal y Tetragonal → Cúbica en Titanato
de Bario.
O. Hernandez, J. Bornacelli, M. Diaz, E. Chavez, J. C. Tróchez, E. Ortiz
Grupo Física de Materiales, Facultad de Ciencias Básicas
Universidad del Atlántico, Km. 7 Vía a Puerto Colombia, Barranquilla-Colombia
Recibido 22 de Oct. 2007; Aceptado 15 de Oct. 2008; Publicado en línea 5 de Ene. 2009
Resumen
Se estudió el efecto del tamaño de grano sobre las temperaturas de transición de fase ortorrómbica → tetragonal, T
ot
, y te-
tragonal → cúbica (ferroeléctrica → paraeléctrica), T
c
, en muestras de titanato de bario (BaTiO
3
), usando calorimetría dife-
rencial de barrido (DSC). Esta última temperatura también se obtuvo a partir de medidas de la constante dieléctrica en fun-
ción de la temperatura, usando la técnica de espectroscopía de impedancias (IS). Los resultados indican que los valores de
T
c
obtenidos (para cada tamaño de grano) cuando la muestra forma y no forma parte de un circuito eléctrico externo, usan-
do las técnicas IS y DSC respectivamente, son iguales. También se observó que al aumentar el tamaño de grano se incre-
mentan tanto las temperaturas y entalpías de transición como sus respectivas histéresis térmicas. Estos resultados están en
acuerdo con la hipótesis de Arlt et al. [G. Arlt, D. Hennings, and G. de With, J. Appl. Phys. 58, 1619 (1985)] en que siste-
mas con mayor tamaño de grano exhiben mayores tensiones internas, requiriendo así mayor energía térmica para producir
la transformación ferroeléctrica → paraeléctrica. Esta hipótesis podría también ser aplicada a la otra transición estructural
(ortorrómbica → tetragonal).
Palabras claves: BaTiO
3
, efecto de tamaño de grano, transición de fase estructural, T
c.
Abstract
The grain-size effect on phase transition temperatures orthorhombic→ tetragonal, T
ot
, and tetragonal → cubic (ferroelectric
→ paraelectric), T
c
, of barium titanate samples (BaTiO
3
) was studied by using differential scanning calorimetric technique
(DSC). This last temperature was also measured by using impedance spectroscopic technique (IS). The results indicate
that the obtained values of T
c
(for each grain size sample) when the sample forms and it does not forms part of an external
electric circuit, by using IS and DSC techniques, respectively, are equal. On the other hand, it was observed that while the
grain size increases the temperatures and enthalpies transitions as well as their thermal hysteresis increases. These results
are in agreement with the Arlt et al. [G. Arlt, D. Hennings, and G. of With, J. Appl. Phys. 58, 1619 (1985)] hypothesis that
systems with greater grain size exhibit greater internal tensions, thus requiring greater thermal energy to produce the ferroe-
lectric paraeléctric transformation. This hypothesis could also be applied to the other structural phase transition: the or-
thorhombic→ tetragonal one.
Keywords: BaTiO
3
, Grain-size effect, structural phase transition, T
c
.
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1. Introducción
Las propiedades físicas del BaTiO
3
(BT) cerámico depen-
den de parámetros tales como tamaño de grano, densidad de
masa y defectos estructurales. La dependencia de estas
propiedades con el tamaño de grano en los cerámicos se
conoce como efecto de tamaño de grano (grain-size effect)
[1]. El estudio de este efecto en el BT cerámico es muy
importante para el diseño de dispositivos eléctricos de esca-